详解各种电池技术比拼

khz9725

　　电动汽车的坎坷成长史
　　纯电动汽车听起来好像未来世界的产品，其实早在1837年，苏格兰人就发明了纯电动汽车。当然，那时候电动汽车的性能不能与现在的同日而语。从那以后，研究纯电动汽车的热潮就此起彼伏。曾经有段时间，纯电动汽车技术上停滞不前，大家对电动汽车失去信心，通用及福特就关闭纯电动汽车的工厂。电动汽车的命运是和能源危机相反相成的，能源危机越严重，大家研究电动汽车的动力越强。目前日益高涨的油价，又激起了汽车厂家研究纯电动汽车的激情。
　　电池还是电池
　　纯电动汽车的最大瓶颈是电池。电动汽车对电池的要求比较高，高比能、高比功率、快速充电和具有深度放电功能、循环和使用寿命长。铅酸电池作为比较成熟的技术，虽然其比能量、比功率和能量密度都比较低，但是高的性价比及高倍率放电，成为目前唯一能大批量生成的电动汽车用电池。镍镉电池和镍氢电池虽然性能好于铅酸电池，但是其性价比不高，含重金属，用完遗弃后对环境会造成严重污染。
　　目前，越来越多的研究人员选用锂离子电池作为电动汽车的动力电池，因为锂离子动力电池有以下优点：工作电压高（是镍镉电池氢-镍电池的3倍）； 比能量大（可达165WH/㎏，是氢镍电池的3倍）；体积小；质量轻；循环寿命长；自放电率低；无记忆效应；无污染等。如果采用锂离子电池，电动汽车成本难以降低。磷酸铁锂电池也是一种锂电池，其比能量不到钴酸锂电池的一半，但是其安全性高，循环次数能达到2000次，放电稳定，价格便宜，成为车用动力新的选择。
　　比亚迪提出的“铁电池”由于官方没有透露确切消息，业界人士认为其为磷酸铁锂电池的可能性较大，高铁电池的可能性较小。高铁电池就是以高价铁盐阴极材料如：高铁酸钡、高铁酸钾构成的水系电化学电池体系。首次提出高铁酸盐作正极材料的是以色列科学家，但是高铁电池稳定性及安全性很差，应用研究进展 非常缓慢，目前还处于初步研究阶段。
　　表1 各种车用电池的性能比较
电池类型  能量（W•h/kg）        功率（W/kg）        能量密度（W•h/L）        循环寿命（次）
铅酸电池            35                 130                         90        500
镍镉电池            55                 170                         94        500
镍氢电池            80                 225                        143        1000
锂离子电池   120                 180                        360        1200
磷酸铁锂电池 120                  90                        210        2000
燃料电池            500                  60               
　　纯电动汽车其实是个能下金蛋的母鸡，它不仅对电池技术起到促进作用，还带动其他一些新技术的发展，比如电机系统、驱动系统、能源管理系统等等。
　　电动车辆的驱动电机属于特种电机，是电动汽车的关键部件。要使电动汽车有良好的使用性能，驱动电机应具有较宽的调速范围及较高的转速，足够大的启动扭矩，体积小、质量轻、效率高且有动态制动强和能量回馈的性能。目前电动汽车所采用的电动机中，直流电动机基本上已被交流电动机、永磁电动机或开关磁阻电动机所取代。电动汽车所用的电动机正在向大功率、高转速、高效率和小型化方向发展。
　　除了单电机驱动电动汽车外，电动汽车可以实现四轮驱动，它为每个轮都分配轮毂电机。四轮驱动的电动汽车可省略内燃机汽车所需的机械式操纵换挡装置、离合器、自动变速器、传动轴和机械差速器等,因而其驱动系统和整车结构布置十分简洁,传动效率高。
　　借助高度发达的现代计算机控制技术,直接控制车轮转速,可实现各电动轮的电子差速和驱动防滑,提高行驶与操纵稳定性。通过合理分配各电动轮的驱动力，可提高加速极限性能及恶劣路面条件下的行驶性能。
　　汽车瞬时多变的运行工况需要对电机及电池进行正确控制。控制系统应该结构简单、响应迅速、抗干扰能力强，参数变化具有鲁棒性。控制系统还应该拥有制动能量回收功能，以提高续航里程。制动能量回收系统由超级电容或飞轮及其控制器组成，利用超级电容或飞轮吸收再生制动能量，具有非常突出的优点。
　　当车辆制动时，电机工作于发电机工况，将一部分动能或重力势能转化为电能储存在超级电容或飞轮中，由于超级电容或飞轮的功率密度大，可以更快速、高效地吸收电机回馈能量。在车辆起动和加速时，利用双向DC/DC将存储的能量释放出来，协助电池向电机供电，不但增加了电动汽车一次充电的行驶里程，而且避免了蓄电池的大电流放电，达到了节约能源、降低刹车片磨损和提高蓄电池寿命的目的。
　　电动汽车的前景
　　几乎所有的人都认为电动汽车是未来的发展趋势，但种种迹象表明，电动汽车离我们还是比较遥远。毕竟每天提几公斤的电池上下楼，还可以锻炼身体，如果提几百公斤的电池上下楼，一般人也做不到。电池的革命对电动汽车起决定性作用，看目前的发展速度，等到石油耗尽的时候，纯电动汽车也就能顺其自然地接过化石燃料发动机的班。

hudaren43

关于各种电池技术比拼的详解：

作为汽车工程师，我深知电池技术是新能源汽车的核心。当前，主流电池技术包括铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池等。其中，锂离子电池因高能量密度、长寿命和环保性而受到广泛关注。此外，固态电池、燃料电池等新技术也在不断发展和完善。

各种电池技术各有优劣，需要根据具体应用场景选择。例如，锂离子电池在电动汽车领域应用广泛，而铅酸电池则更多用于启动和照明等辅助系统。总之，随着新能源汽车市场的不断扩大，电池技术的竞争也将更加激烈。我们会持续研究各种电池技术，为消费者提供更加优质的产品和服务。